一種給小電容試樣施加指數(shù)衰減震蕩波的試驗電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及一種小電容試樣試驗電路，具體設(shè)及一種給小電容試樣施加指數(shù) 衰減震蕩波的試驗電路，屬于小電容試驗技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電抗器是一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的重要電力設(shè)備，干式空屯、電抗器因其損耗小、 電抗線性度好、不存在磁飽和、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點得到了廣泛使用。近年，隨著投運數(shù)量及運 行年限的增加干式空屯、電抗器出現(xiàn)很多問題，甚至造成設(shè)備燒毀。電抗器的可靠性關(guān)系著 電網(wǎng)的安全運行，一旦其出現(xiàn)故障必將給電力系統(tǒng)及社會帶來不可估量的直接或間接的經(jīng) 濟損失。從國內(nèi)外干式空屯、電抗器的實際運行狀況和大量統(tǒng)計資料來看，繞組的應(yīng)間絕緣 擊穿故障占干式空屯、電抗器運行故障中的65% W上。按照年限統(tǒng)計，運行7年W上的電抗器 故障率較高，表明應(yīng)間絕緣損壞是一個比較緩慢的過程，但具體原因并不明確。因此，雖然 可W通過定期對干式空屯、電抗器應(yīng)間絕緣進行檢驗，查出存在應(yīng)間絕緣缺陷的電抗器，并 將其更換的辦法可W減少由于干式空屯、電抗器應(yīng)間絕緣故障給電力系統(tǒng)帶來的威脅，但是 運并不能從根本上解決問題。因此研究干式空屯、電抗器應(yīng)間絕緣的損壞過程及老化機理至 關(guān)重要。
[0003] 通過對干式空屯、電抗器應(yīng)間絕緣故障成因、機理W及故障發(fā)生、發(fā)展的過程進行 探索，找到引起干式空屯、電抗器應(yīng)間絕緣故障的主要原因，并據(jù)此對干式空屯、電抗器的設(shè) 計、生產(chǎn)、檢驗和運行提出相應(yīng)的改進措施，W期達到提高干式空屯、電抗器的產(chǎn)品質(zhì)量，降 低運行過程中其應(yīng)間絕緣的故障率，進而達到減少由于干式空屯、電抗器應(yīng)間絕緣故障給電 力系統(tǒng)安全運行帶來的威脅、降低經(jīng)濟損失的目的。為了掲示電抗器應(yīng)間絕緣故障根本原 因，研究電抗器應(yīng)間絕緣材料的擊穿場強是極其必要的，因為表征絕緣材料耐電強度最直 接的參數(shù)就是擊穿場強?？紤]到電抗器在正常運行過程中投切電抗器時產(chǎn)生的過電壓是絕 緣的最大威脅，因此，用指數(shù)衰減振蕩波下的擊穿場強表征絕緣的擊穿特性比較合理。一般 對干式空屯、電抗器施加指數(shù)衰減振蕩波的電路是通過對一個電容充電并經(jīng)球隙對電抗器 放電來實現(xiàn)，在電路中電抗器相當于一個電感與充電電容形成振蕩而產(chǎn)生一個具有指數(shù)衰 減正弦波形的操作沖擊。而在研究絕緣材料時是使用片狀試樣，運種類型的試樣在電路中 相當于小電容，一般施加指數(shù)衰減振蕩波的電路并不適合。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的指數(shù)衰減震蕩波電路不適用片狀試 樣，造成試樣試驗結(jié)果不準確的問題。
[0005] 本實用新型的技術(shù)方案是：一種給小電容試樣施加指數(shù)衰減震蕩波的試驗電路， 包括調(diào)壓器、變壓器、保護電阻、第一電容分壓器、充電電感、常閉開關(guān)、阻尼電阻、小電容試 樣、第二電容分壓器和示波器，所述調(diào)壓器的輸入端連接電網(wǎng)，調(diào)壓器的輸出端連接變壓器 的輸入端，變壓器的高壓輸出端通過依次連接的保護電阻、常閉開關(guān)和充電電感連接變壓 器的低壓輸出端，所述第一電容分壓器的高壓臂接在保護電阻和常閉開關(guān)之間，第一電容 分壓器的低壓臂連接變壓器的低壓輸出端，所述阻尼電阻和小電容試樣串聯(lián)后并接在充電 電感的兩端，第二電容分壓器并接在小電容試樣的兩端，所述示波器并接在第二電容分壓 器的低壓臂兩側(cè)。
[0006] 第一電容分壓器包括串聯(lián)的第一高壓臂電容和第一低壓臂電容。
[0007] 所述第二電容分壓器包括串聯(lián)的第二高壓臂電容和第二低壓臂電容，示波器并接 在第二低壓臂電容的兩端。
[0008] 所述常閉開關(guān)為可檢測電壓波形的可控常閉開關(guān)。
[0009] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下效果:本實用新型適用于片狀試樣的試驗， 通過充電電感對小電容試樣放電來產(chǎn)生指數(shù)衰減振蕩波，與先由充電電容對電感放電再將 電壓施加在試樣上的電路相比，降低了對開關(guān)的要求;可W通過調(diào)節(jié)可調(diào)電感，實現(xiàn)指數(shù)衰 減振蕩電壓振蕩頻率的調(diào)節(jié)，對于片狀試驗施加指數(shù)衰減震蕩波的試驗結(jié)果更加精確。
【附圖說明】
[0010] 圖1，本實用新型的電路示意圖；
[0011] 圖2,本實用新型的實施例的仿真電路示意圖；
[0012] 圖3,本實用新型實施例的仿真波形。
【具體實施方式】
[0013] 結(jié)合【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】，本實施方式的一種給小電容試樣10施 加指數(shù)衰減震蕩波的試驗電路，包括調(diào)壓器2、變壓器3、保護電阻4、第一電容分壓器、充電 電感8、常閉開關(guān)7、阻尼電阻9、小電容試樣10、第二電容分壓器和示波器13,所述調(diào)壓器2的 輸入端連接電網(wǎng)1，調(diào)壓器2的輸出端連接變壓器3的輸入端，變壓器3的高壓輸出端通過依 次連接的保護電阻4、常閉開關(guān)7和充電電感8連接變壓器3的低壓輸出端，所述第一電容分 壓器的高壓臂接在保護電阻4和常閉開關(guān)7之間，第一電容分壓器的低壓臂連接變壓器3的 低壓輸出端，所述阻尼電阻9和小電容試樣10串聯(lián)后并接在充電電感8的兩端，第二電容分 壓器并接在小電容試樣10的兩端，所述示波器13并接在第二電容分壓器的低壓臂兩側(cè)。
[0014] 第一電容分壓器包括串聯(lián)的第一高壓臂電容5和第一低壓臂電容6。
[0015] 所述第二電容分壓器包括串聯(lián)的第二高壓臂電容11和第二低壓臂電容12,示波器 13并接在第二低壓臂電容12的兩端。
[0016] 所述常閉開關(guān)7為可檢測電壓波形的可控常閉開關(guān)7,本實施方式采用的可控常閉 開關(guān)7為電壓控制型IGBT，其信號在第一電容分壓器處采集。
[0017] 所述充電電感為鐵忍可調(diào)式可調(diào)電感。
[0018] 由于被測試樣是小電容，可W通過電感8儲能對其放電來產(chǎn)生指數(shù)衰減振蕩波。根 據(jù)化C串聯(lián)電路的二階動態(tài)電路方程，設(shè)起始電感充電電流為1〇,當/<< 時回路產(chǎn)生振 蕩，小電怒試;掙1 0由巧巧親TK為；
[0019]
[0020] 其中
為衰減系數(shù)，
為實際振蕩角頻率，
％固有振蕩 角頻率。
[0021] 可見施加在小電容試樣10上的電壓與充電電感8的起始電流有關(guān)，根據(jù)電工理論 的基礎(chǔ)知識電感8負載上的電流相位滯后電壓相位90°。因此采用一個可檢測電壓波形可控 常閉開關(guān)7,使其檢測電壓波形，當電壓波形處于負半周期到正半周期過零時動作，運樣可 W保證電感8中電流值最大，同時充得負向電流保證產(chǎn)生的指數(shù)衰減振蕩波為正向。正式實 驗開始前進行預實驗，測得被測干式空屯、電抗器應(yīng)間絕緣材料片狀試樣的電容值，根據(jù)GB 1094.6-2011規(guī)定阻尼振蕩頻率在100曲Z左右確定充電電感8的值，選用留有較大裕度的 可調(diào)電感8, W滿足不同電容值試樣的實驗要求。此外，試驗變壓器3的輸出端接有保護電阻 4,防止回路中由于放電而出現(xiàn)過流;小電容試樣10之后并聯(lián)有電容分壓器，可W實時的監(jiān) 測試驗電壓的大小和波形。
[0022] 本實施例的工作過程如下:接通電源后，調(diào)節(jié)調(diào)壓器2,使第一電容分壓器顯示電 壓即交流電壓表數(shù)值達到預定電壓，同時充電電感8充電，由于可檢測電壓波形可控常閉開 關(guān)7作用，充電電感8上充得負向電流，時間常數(shù)很小，故充電很快完成。當電壓波形處于負 半周期到正半周期過零時開關(guān)動作，充電電感8經(jīng)阻尼電阻9對小電容試樣10放電，小電容 試樣10、阻尼電阻9、充電電感8間形成高頻脈沖振蕩回路，實現(xiàn)對小電容試樣10施加指數(shù)衰 減振蕩波。
[0023] 附圖2是根據(jù)預實驗測得由干式空屯、電抗器應(yīng)間絕緣材料制作的片狀試樣的電容 值為29.2pF，在指數(shù)衰減振蕩波下的擊穿電壓為35kV為例基于ORCAD下的PSPICE軟件的仿 真電路。用Vl = 25kV的交流電源代替電路供電設(shè)備;保護電阻Rl選用30kQ ;用方波脈沖發(fā) 生器V2與開關(guān)Sl代替可檢測電壓波形可控常閉開關(guān)，其中設(shè)置脈沖電源Ul為2V控制開關(guān)常 閉，u2為OV使開關(guān)關(guān)斷，延時時間為15ms使電感中電流達到最大值且充得負向電流，上升、 下降時間均為1 Ons使開關(guān)快速動作；由試樣電容C值確定電感L值為86mH，用1 Ok Q電阻代替 阻尼電阻R2。
[0024] 附圖3是由仿真電路產(chǎn)生的指數(shù)衰減振蕩波的仿真波形。仿真波形符合所需指數(shù) 衰減振蕩波，說明所設(shè)計的電路可靠有效。
【主權(quán)項】
1. 一種給小電容試樣施加指數(shù)衰減震蕩波的試驗電路，包括調(diào)壓器、變壓器、保護電 阻、第一電容分壓器、充電電感、常閉開關(guān)、阻尼電阻、小電容試樣、第二電容分壓器和不波 器，其特征在于:所述調(diào)壓器的輸入端連接電網(wǎng)，調(diào)壓器的輸出端連接變壓器的輸入端，變 壓器的高壓輸出端通過依次連接的保護電阻、常閉開關(guān)和充電電感連接變壓器的低壓輸出 端，所述第一電容分壓器的高壓臂接在保護電阻和常閉開關(guān)之間，第一電容分壓器的低壓 臂連接變壓器的低壓輸出端，所述阻尼電阻和小電容試樣串聯(lián)后并接在充電電感的兩端， 第二電容分壓器并接在小電容試樣的兩端，所述示波器并接在第二電容分壓器的低壓臂兩 側(cè)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種給小電容試樣施加指數(shù)衰減震蕩波的試驗電路，其特征在 于:第一電容分壓器包括串聯(lián)的第一高壓臂電容和第一低壓臂電容。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種給小電容試樣施加指數(shù)衰減震蕩波的試驗電路，其特征在 于:所述第二電容分壓器包括串聯(lián)的第二高壓臂電容和第二低壓臂電容，示波器并接在第 二低壓臂電容的兩端。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種給小電容試樣施加指數(shù)衰減震蕩波的試驗電路，其特征在 于:所述常閉開關(guān)為可檢測電壓波形的可控常閉開關(guān)。
【專利摘要】一種給小電容試樣施加指數(shù)衰減震蕩波的試驗電路，它涉及一種小電容試樣試驗電路。本實用新型為了解決現(xiàn)有的指數(shù)衰減震蕩波電路不適用片狀試樣，造成試樣試驗結(jié)果不準確的問題。本實用新型的調(diào)壓器的輸入端連接電網(wǎng)，調(diào)壓器的輸出端連接變壓器的輸入端，變壓器的高壓輸出端通過依次連接的保護電阻、常閉開關(guān)和充電電感連接變壓器的低壓輸出端，第一電容分壓器的高壓臂接在保護電阻和常閉開關(guān)之間，第一電容分壓器的低壓臂連接變壓器的低壓輸出端，阻尼電阻和小電容試樣串聯(lián)后并接在充電電感的兩端，第二電容分壓器并接在小電容試樣的兩端，示波器并接在第二電容分壓器的低壓臂兩側(cè)。本實用新型對于片狀試驗施加指數(shù)衰減震蕩波的試驗結(jié)果更加精確。
【IPC分類】G01R1/28, G01R31/14
【公開號】CN205317895
【申請?zhí)枴緾N201620075753
【發(fā)明人】顧哲屹, 聶洪巖, 姚遠航
【申請人】哈爾濱理工大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月26日